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从ICU到OR:机械通气模式新观念在麻醉中的应用

机械通气模式在临床麻醉中的发展


  机械通气的目的是为了维持或改善患者氧合、保证一定程度的肺泡复张以及防止肺损伤,在临床上主要应用于麻醉状态下的患者以及重症监护病房(ICU)中呼吸衰竭的患者。一直以来,麻醉科医生对机械通气相关问题的关注可能不是太充分,但是随着“从麻醉学到围术期医学”理念的提出,就要求麻醉科医生在手术中就采取合理的或者说保护性的通气模式来改善手术患者的预后。


  20世纪60年代以前,容量控制通气(VCV)是全身麻醉中标准的通气模式;到20世纪70年代初期,间歇正压通气(IPPV)被引进苏醒期拔管的阶段,并证实其可减少呼吸肌做功以及减少合并的神经肌肉疲劳。多年来,在全麻过程和患者自主呼吸恢复期间,人们常以IPPV对患者进行被动呼吸支持,各国的不同型号的传统麻醉机一般也仅仅设定IPPV一种通气模式,部分可提供呼气末正压通气(PEEP)模式。而在ICU中,许多通气新模式已广泛应用,如同步间歇指令通气(SIMV)、压力调节容量控制通气(PRVCV)、压力支持通气(PSV)及双水平气道正压通气(BIPAP)等。


  随着肺保护策略的研究和报道,新型通气模式也越来越受到麻醉科医生的关注,但是于2016年发表在《Perioperative Medicine》的一项研究结果却不容乐观。该研究纳入14所医院符合条件的460例手术患者进行调查,结果发现麻醉科医生在手术中应用肺保护策略并不常见,多数仅使用低潮气量、没有使用PEEP或仅使用较低的PEEP(4cmH2O)、没有使用手法复张。这种情况和中国麻醉科医生基本一样,没有按照患者具体情况设置通气方案,说明麻醉科医生在意识上还没有很好地转变过来。



术后肺部并发症与麻醉中的肺保护


术后肺部并发症的流行病学


  术后肺部并发症是大型手术患者术后主要的死亡原因之一。在接受全身麻醉的患者中,肺不张发生率高达90%;5%普外科手术患者发生肺部并发症,并且其中1/5的患者术后30天内死亡。术后肺部并发症与住院时间和短、长期生存率有密切的关系。然而,越来越多的证据表明,术中肺保护性策略(低潮气量、高PEEP、定时手法复张)可以减少术后肺部并发症的发生率。


术后肺部并发症的危险因素


  术后肺部并发症的危险因素包括患者因素、手术因素和麻醉因素。其中,麻醉因素包括了全身麻醉、高驱动压、高吸入氧浓度、输入大量的液体,肌松药的参与等。


  在一项于2017年发表在《Anesthesiology & Analgesia》的研究中,研究者术中应用PEEP(3cmH2O)试验确定患者是否存在呼气气流受阻,然后将患者分成有气流受阻和无气流受阻两组,观察术后肺部并发症发生率。研究结果发现,呼气气流受阻的患者在腹部大手术后肺部并发症发生率明显增多。


麻醉中的肺保护已经成为关注点


  发表在《Anesthesiology》的“Protective Ventilation during Anesthesia:Is It Meaningful?”一文中,作者认为麻醉中肺保护的作用尚存疑问,如何成功有效地实施麻醉中的保护性通气也是未知,并且无法确定麻醉的保护性通气与减少术后肺部并发症之间的联系。虽然麻醉中的肺保护存在一些质疑,但并不排除有些问题成为研究的热点。


  一项于2013年发表在《The New England Journal of Medicine》的研究发现,术中保护性肺通气可改善手术转归、降低术后肺部并发症和全身并发症、减少住院时间,该研究结果引起了很多麻醉科医生的观念转变。于2015年发表在《Best Practice & Research Clinical Anaesthesiology》的一篇荟萃分析指出,麻醉科医生应当逐渐增加术中低潮气量和PEEP的使用来进行肺保护;对于没有肺损伤的患者,术中肺保护性的通气策略可以预防肺损伤;与高潮气量和(或)不用高PEEP相比,低潮气量联合PEEP和手法复张策略对肺是具有保护作用的;在非肥胖患者开腹手术中,高PEEP可以影响血流动力学,对术后肺部并发症没有预防作用;在手术中应用低潮气量,至少对非肥胖患者可以降低术后肺部并发症。



预防术后肺部并发症的非通气方法


  良好的机械通气策略可以有肺保护作用,而某些非通气方法也可以预防术后肺部并发症。具体包括:①麻醉方法:局部麻醉优于全身麻醉;②减少肌松药残余;吸入麻醉药物与静脉麻醉药物比较,其优势并不确定;④术后镇痛方法:椎旁神经阻滞等可以降低开胸手术后的肺部并发症;⑤限制性输液可以减少肺部并发症;⑥术后尽早拔除胃管也是预防术后肺部并发症的方法之一。



机械通气模式与肺保护性通气策略


机械通气的优点及产生的问题


  机械通气的优点是:由于正压作用,使气道及肺泡内压力增加,使肺泡壁毛细血管渗出减少,从而减轻了肺及间质水肿,有利于弥散。机械通气使肺泡通气增加,肺泡膨胀,弥散面积增大。同时,由于患者自身呼吸肌休息,减少了氧耗。


  机械通气产生的问题包括:①失去自身对吸入气体的加湿加热;②气压伤;③通气血流灌注失调;④需要较深的麻醉深度和肌松程度;⑤可能出现的气管导管阻塞或错位和其他技术问题。


  机械通气还可引起呼吸机诱发的肺损伤,包括:肺气压伤、容积伤、萎陷伤、生物伤等。


  机械通气引起的肺不张包括几种类型:压缩性肺不张、吸收性肺不张、肺泡表面物质减少性肺不张。高浓度氧吸入量是发生肺不张重要的原因。肥胖的患者发生肺不张的几率要比非肥胖的患者高,几乎所有病态肥胖的患者24小时之内都会发生肺不张。


机械通气模式的分类


  按所提供的呼吸功是否全部或部分替代自主呼吸可分为:完全支持通气如控制通气(CMV);部分支持通气如SIMV、PSV等,适合于有一定自主呼吸能力的患者。


  按通气目标可分为:容积目标通气如VCV、间歇指令通气(IMV)等;压力目标通气如PCV、PSV、BIPAP等;新型通气模式将压控与容控结合,如PRVCV、压力控制容量保证通气(PCV-VG)等。


各类机械通气模式及其优缺点


  容量控制通气(VCV)


  VCV的优点:能保证潮气量的供给,完全替代自主呼吸,利于呼吸肌休息。


  VCV的缺点:吸气峰压往往较高,易导致气压伤。易导致人机对抗,患者舒适性差。若有泄漏时,可产生通气不足。不利于呼吸肌锻炼。


  压力控制通气(PCV)


  PCV的优点:峰压较低,较少出现气压伤,有利于时间常数大的肺泡单位充气,改善通气/血流比值。


  PCV的缺点:需不断调节压力控制水平,以保证适当水平的潮气量。


  一项于2008年发表在《British Journal of Anaesthesia》的研究结果表明,在肥胖患者腹腔镜手术中应用PCV,比应用VCV可以更好地改善通气/血流比值,提高氧合。


  压力控制容量保证通气(PCV-VG)


  PCV-VG的工作原理:第一次VCV模式下,吸入流量传感器测得顺应性;根据测得的顺应性和设定的潮气量,呼吸机确定下一次PCV的压力;每次呼吸,根据容量目标加上一次的顺应性,呼吸机对目标压力进行调整以满足潮气量输送的要求。


  PCV-VG的优点:


  ①提供预先设置的潮气量,在顺应性发生变化时,无需手动调整参数值即可自动调整以保证足够的潮气量,解决VCV模式的压力不可控问题;


  ②有PCV的优点即低气道压,较好的氧合,并解决PCV的潮气量不可控的问题,保证充足的潮气量;


  ③麻醉机自身根据患者的顺应性自动调整,适用于有肺部疾病或术中患者顺应性有较大变化的手术,如腹腔镜手术;


  ④PCV-VG的安全性包括呼吸压力突然发生变化或者在启动压力达到最大时潮气量仍不能满足时会发生报警。


  因此,PCV-VG在麻醉中有较好的应用前途。


  压力支持通气(PSV)或带窒息保护的压力支持通气(PSV-Pro)


  PSV的优点:较少呼吸功的消耗,同时减少了镇静、肌松药的用量,能有效克服呼吸机管道回路产生的阻力,减少额外做功。患者完全自主呼吸,呼吸频率和呼吸比均由患者自己决定,患者苏醒期感觉舒适。可用于喉罩麻醉。


  PSV的缺点:自主呼吸能力较差或呼吸节律不稳定者,易发生触发失败和通气不足,PSV-Pro则可有效预防。由于PSV实际潮气量随患者吸气力量而变化,故预置适宜的压力支持(PS)水平较困难。


  气道压力释放通气/双水平气道正压通气(APRV/BIPAP)


  APRV/BIPAP的优点:保证气道压恒定在预设值水平,避免发生容积伤。采用压力/流速触发机制,与患者自主呼吸同步,减少人机对抗。可模拟出多种通气模式,临床应用广泛,有“万能模式”之称。防止肺泡萎缩,更好地改善肺顺应性。


  APRV/BIPAP的缺点:潮气量不确定。不能完全排除肺损伤。COPD患者的应用存在争议。


  一项于2006年发表于《British Journal of Anaesthesia》的研究结果表明,在全身麻醉苏醒期应用APRV/BIPAP通气模式可增加患者的动脉氧合;一项于2004年发表于《Critical Care》的研究则发现,全身麻醉患者有自主呼吸时使用APRV/BIPAP通气模式可降低患者氧耗,氧气分布更均匀,且可增加有效肾血流量。


  同步间歇指令通气(SIMV)


  SIMV的优点:易于人机协调,减少对镇静剂的需要,减少患者呼吸做功。应用于麻醉苏醒期拔管,可促进自主呼吸早期恢复,增加动脉氧分压,减少二氧化碳蓄积,有利于患者从机械通气到自主呼吸的平稳过度。


  SIMV的缺点:患者自主呼吸较弱时,因压力、吸气时间和潮气量均为设定值,因此易造成过度通气或者总呼吸次数不足,目前临床麻醉上推荐应用SIMV-PC或SIMV-VC以避免造成通气不足。


  呼气末正压通气(PEEP)


  一项于2016年发表于《中华麻醉杂志》的研究表明,与单纯小潮气量通气模式相比,小潮气量复合PEEP可更加有效地改善患者肺功能,增加肺通气效率,减少由机械性损伤所致的肺部炎症的发生,可安全有效地应用于腹腔镜手术后呼吸管理中。


  在一项于2014年发表在《Lancet》的研究中,研究者纳入欧洲和美洲30个中心的腹部手术患者,研究者将所有患者分为高PEEP组(12cmH2O,n=447)和低PEEP组(2cmH2O,n=453),并对肺部并发症发生率进行观察。研究结果表明,两组患者术后肺部并发症的发生率分别为40%和39%。这表明高PEEP没有显示对肺的保护作用,因此建议腹部手术患者术中应用低潮气量+低PEEP。然而,术中使用高PEEP,还是低PEEP尚存在争议,研究者建议根据具体情况使用个性化PEEP。


  手法复张


  手法复张是减少术后肺部并发症的另一有效方法。手法复张可有三种方法:挤压球囊,逐步增加潮气量和逐步增加PEEP。



从肺保护通气到无损害通气


  通气模式的优势发挥建立在正确认识和合理应用的基础上,唯有深入了解模式的机制和使用范围才能发挥出最大的效果,否则,再“先进”的模式也会造成不必要的肺损伤。肺保护通气策略是相对于ICU中“病态肺”的概念,而对于麻醉中“正常肺”的通气策略,用无损害通气(nonharmful ventilation)来表述可能更加适合。无损害通气的关键则是在麻醉苏醒期到麻醉后恢复室保持肺的“打开”状态。



(内容源于2017.16期《麻醉·眼界》杂志,转载需经授权并注明出处!

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